JP2898826B2 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機

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JP2898826B2 JP4240327A JP24032792A JP2898826B2 JP 2898826 B2 JP2898826 B2 JP 2898826B2 JP 4240327 A JP4240327 A JP 4240327A JP 24032792 A JP24032792 A JP 24032792A JP 2898826 B2 JP2898826 B2 JP 2898826B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房兼用のヒートポ
ンプ式空気調和機に係り、特に、一定回転数の圧縮機を
用いた一定速空気調和機における、冷房時と暖房時の能
力を変化させるものに好適な空気調和機に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】冷暖房兼用のヒートポンプ式空気調和機
においては、例えば、一定速ルームエアコンの場合、圧
縮機の回転数が可変のインバータを採用したものとは異
なり、圧縮機の回転数を変化させることが不可能なの
で、暖房能力の大きいエアコンにするためには出力の大
きい圧縮機を採用する必要がある。
【0003】ところが、圧縮機を大きくすると、冷房運
転時に消費電力が大きいという問題が生じる。つまり、
冷房時の消費電力を小さくし、暖房能力を大きくするこ
とは、一定速ではできないという問題があった。
【0004】ところで、従来、例えば特開平2−263
070号公報記載の如き暖冷房兼用型空調機が知られて
いる。当該公報記載の空気調和機は、圧縮機、四方弁、
室内熱交換器、減圧手段、および室外熱交換器を冷媒配
管で接続し、四方弁の圧力変換室と圧縮機の吸入管とを
結ぶバイパス管を設け、このバイパス管にバイパス弁に
係るパイロット電磁弁を具備したものである。
【0005】より詳しく述べれば、上記の暖冷房兼用型
空調機の四方弁の構成は、シリンダ状の四方弁本体内を
ピストンにより高圧室と圧力変換室とに区画し、高圧室
に圧縮機の吐出管と、圧縮機の吸入管を挾んで2個の熱
交換器用導管とを接続し、これらの管路を切り換えるス
ライドバルブを前記ピストンに連結し、該ピストンを高
圧室方向に付勢するばねを設けたものである。
【0006】ピストンがばねにより高圧室方向に移動さ
れている状態において、前記スライドバルブが室外側熱
交換器と圧縮機の吸入側を連通させることにより該高圧
室を介して室内側熱交換器と圧縮機の吐出側が連通し、
この際に前記圧力変換室と圧縮機の吸入側をパイロット
電磁弁により遮断している。
【0007】該パイロット電磁弁の通電時に該パイロッ
ト電磁弁が開路して前記圧力変換室が圧縮機の吸入側に
連通することにより、差圧によりピストンがばねに抗し
て移動された状態においてスライドバルブが室内側熱交
換器と圧縮機の吸入側を連通させることにより、前記高
圧室を介して室外側熱交換器と圧縮機の吐出側が連通す
るようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】これにより、特開平2
−263070号公報記載の暖冷房兼用型空調機では、
暖房運転時の立上り特性を早くすることができるととも
に、暖房サイクルから冷房サイクルへの切り換えを比較
的短時間で行うことができるものである。
【0009】しかし、冷房運転時は低消費電力、暖房運
転時は高暖房能力の一定速のエアコンを実現したり、冷
房運転時の立上り能力を大にすることについては配慮さ
れていなかった。
【0010】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、特殊な装置を用いることな
く、安価に、冷房運転時は低消費電力、暖房運転時は高
暖房能力を実現する空気調和機を提供することを、その
目的とするものである。
【0011】また、本発明の他の目的は、冷房時の立上
り能力を向上した空気調和機を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る空気調和機の構成は、圧縮機、四方
弁、室内熱交換器、減圧手段、室外熱交換器および前記
圧縮機の順に冷媒配管で接続し、前記四方弁は、冷房運
転時もしくは暖房運転時に管路を切り換えるスライドバ
ルブと、このスライドバルブに連結されスライドバルブ
とともに移動し高圧室と圧力変換室とに区画するピスト
ンと、このピストンに形成され前記高圧室と圧力変換室
とを連通するバイパスポートと、前記ピストンを高圧室
方向に付勢するばねとから構成され、前記圧力変換室と
圧縮機の吸込管側とはパイロット弁を介して連通され、
冷房運転もしくは暖房運転に応じて前記四方弁およびパ
イロット弁を制御する制御手段を備えた空気調和機にお
いて、前記制御手段は、暖房運転時に前記パイロット弁
を閉じ、冷房運転の立上り時には、前記パイロット弁を
開にして運転し前記スライドバルブが冷房運転時の位置
になった後に前記パイ ロット弁を閉じ、その後、さらに
前記パイロット弁を閉じた状態で所定時間運転し、その
後に、前記パイロット弁を開いて通常の冷房運転をする
ように制御するものである。
【0013】
【作用】冷房運転の立上り時に四方弁をOFFすること
により、バイロット弁を閉状態にして冷媒の洩れを無く
冷房運転の立上り時の能力を大にすることができ
る。また、冷房運転時に四方弁をONすることにより、
バイロット弁を開状態にしバイパス管を介して冷媒の洩
れを起こし能力とともに消費電力を抑えることができ
る。
【0014】一方、暖房運転時は、四方弁をOFFして
いるので、バイロット弁を閉状態にして冷媒の洩れを無
くし高暖房能力を実現することができる。
【0015】このように、四方弁の切り換え時に使用す
バイロット弁を利用することにより、特殊な装置を用
いることなく、安価に冷房運転時に低消費電力、暖房運
転時に高暖房能力運転を実現する空気調和機を提供する
ことができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3を
参照して説明する。
【0017】図1は、本発明の一実施例に係る空気調和
機の冷凍サイクル構成を示す系統図、図2は、図1の空
気調和機の制御系のブロック図、図3は、運転制御動作
の流れを示すフローチャートである。図1,2において
同一部分は同一符号で示している。
【0018】図1に示す冷暖房兼用のヒートポンプ式空
気調和機は、一定回転数の圧縮機1、四方弁2、室外熱
交換器3、減圧器4、および室内熱交換器5を冷媒配管
6で接続し、前記四方弁2に、バイパスポート8を開閉
するパイロット弁7を介して前記圧縮機1の吸込管6d
側に接続するバイパス管9を備えた冷凍サイクルを構成
している。図1において、3aは室外ファンモータ、5
aは室内ファンモータ、16は室温検出器である。ま
た、実線矢印は冷房運転時、破線矢印は暖房運転時の冷
媒の流れ方向を示している。
【0019】図1に示す四方弁2は、一般的な、良く知
られた構成のものを簡略化して示しており、21はスラ
イドバルブ、22はピストン、23はばね、24は高圧
室、25は圧力変換室を示す。すなわち、シリンダ状の
四方弁2本体内はピストン22により高圧室24と圧力
変換室25とに区画され、高圧室24に、圧縮機1の吐
出管6a、圧縮機1の吸入管6d、この吸入管6dを挾
んで室外熱交換器3に通じる導管6b、室内熱交換器5
に通じる導管6cを接続し、これらの管路を切り換える
主弁であるスライドバルブ21をピストン22に連結
し、該ピストン22を高圧室方向に付勢するばね23を
設けたものである。
【0020】ピストン22がばね23により高圧室24
方向に移動されている状態(破線)において、スライド
バルブ21が室外側熱交換器3に通じる導管6bと圧縮
機1の吸入管6dとを連通させることにより、高圧室2
4を介して室内側熱交換器5に通じる導管6cと圧縮機
1の吐出管6aとが連通し、破線矢印に示す暖房サイク
ルとなる。
【0021】通常の暖房運転時は、パイロット弁7は閉
じている。
【0022】一方、パイロット弁7を開き、バイパス管
9を介して圧力変換室25が圧縮機1の吸入管6d側に
連通することにより、差圧によりピストン22がばね2
3に抗して移動された状態(実線)において、スライド
バルブ21が室内側熱交換器5に通じる導管6cと圧縮
機の吸入管6dとを連通させることにより、高圧室24
を介して室外側熱交換器3に通じる導管6bと圧縮機1
の吐出管6aとが連通し、実線矢印に示す冷房サイクル
となる。
【0023】図2に、本実施例の冷暖房兼用のヒートポ
ンプ式空気調和機の制御系の構成を示す。
【0024】図2に示すように、空気調和機11は、大
別すると室内機12と室外機13からなる。室内機12
は、該室内機12および室外機13の制御の中枢をなす
制御部14を核に、遠隔操作などの操作部上にあり空気
調和機11の運転または停止を促す運転/停止ボタン1
5、室温を検出する室温検出器16、および室内熱交換
器5のファンを駆動させる室内ファンモータ5aを備え
ている。
【0025】一方、室外機13は、空気調和機11の心
臓部である圧縮機1、室外熱交換器3のファンを駆動さ
せる室外ファンモータ3a、および本発明のキーポイン
トとなる四方弁2を備えている。
【0026】次に、図3のフローチャートを参照して本
実施例の制御動作を説明する。下記の文中の( )内に
は図3のフローのステップナンバーを記す。
【0027】まず、空気調和機11の制御部14は運転
/停止ボタン15の入力の有無をチェックする(S
1)。入力がある場合には空気調和機11が停止中かど
うか判断し(S2)、もし停止中でないとき、すなわち
空気調和機11が運転中のときは圧縮機1および室内フ
ァンモータ5a、室外ファンモータ3aを停止するなど
の運転停止の処理を行う(S3)。
【0028】もし停止中のときは、室温検出器16によ
り室温を検出する(S4)。次に、その室温と空気調和
対象空間に要求される設定温度との比較を行い(S
5)、室温が設定温度より低い場合、すなわち空気調和
対象空間の温度を上昇しなければならないときは、四方
弁2のOFF、室外ファンモータ3aのON、圧縮機1
のON、および室内ファンモータ5aのONなどの暖房
運転を開始する(S6)。このとき、パイロット弁7は
閉状態である。
【0029】また、室温が設定温度より高いときには、
四方弁2のON、室外ファンモータ3aのON、圧縮機
1のON、および室内ファンモータ5aのONなどの冷
房運転を開始する(S7)。
【0030】この冷房運転においては、四方弁2が切り
替わるまでの時間を待ち(S8)、待ち時間経過後、
方弁2をOFFする(S9)。このように四方弁2をO
からOFFすることにより四方弁2のパイロット弁7
が開から閉となり四方弁2内部の主弁であるスライドバ
ルブ21が冷房運転の位置に切り換わる。
【0031】上記S9の動作により四方弁2のパイロッ
ト弁7が閉となり、四方弁2内部のバイパスポート8か
らの冷媒の洩れが無くなり、空気調和機11は最大の能
力を出すことができる。ここで、S8の動作で使用する
四方弁2の切り換え時間はおよそ3分以上とることが望
ましい。
【0032】次に、空気調和機11の制御部14は、室
温検出器16から室温を検出し、その温度が設定温度よ
り低くなるかまたは所定時間に達するまで室温検出器1
6などを監視する(S10)。なお、この間、スライド
バルブ21が囲んでいる導管6cと吸入管6dが低圧に
なっているため、高圧室24との間に差圧が生じ、スラ
イドバルブ21は下方に押しつけられて冷房運転の位置
から移動することはなく、冷房運転が維持される。その
後、四方弁2をONすることにより(S11)、パイロ
ット弁7が開き、高圧室24と圧力変換室25とを連通
し、冷媒はバイパス管9を介して圧縮機1の吸入管6d
に洩れを起こし能力とともに消費電力を抑える。これに
より、空気調和機11の最大能力を発揮する範囲を規定
する。ここで、この所定時間は省エネルギーのことも考
えておよそ50分程度が望ましい。
【0033】本実施例によれば、冷房運転時に四方弁2
をOFFする(S9)ことにより、パイロット弁7を閉
状態にして冷媒の洩れを無くし冷房運転の立上り時な
どの冷房能力を大にすることができる。また、冷房運転
時に四方弁2をONする(S11)ことにより、パイロ
ット弁7を開状態にして冷媒の洩れを起こし、能力とと
もに消費電力を抑えることができる。
【0034】一方、暖房運転時は、四方弁2をOFFし
ているので、四方弁2内部のバイパスポート8を閉状態
にして冷媒の洩れを無くし高暖房能力を実現することが
できる。
【0035】このように、四方弁2の切り換え時に使用
するバイパスポート8を利用することにより、特殊な装
置を用いることなく、安価に冷房運転時に低消費電力、
暖房運転時に高暖房能力運転を実現する空気調和機を提
供することができる。
【0036】なお、上記実施例は、一定回転数の圧縮機
を用いた一定速空気調和機における制御の例を説明した
が、本発明はインバータを用いた可変回転圧縮機を用い
た空気調和機にも適用することができる。例えば、梅雨
時などに低能力でON,OFFの少ない冷房運転を行う
ことができる。また、高湿度のときなどにも、温度をそ
れほど下げずに、低能力でON,OFFの少ない冷房運
転を行うことができ、不快感のない快適な空調を実現す
ることができる。
【0037】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、特殊な装置を用いることなく、安価に、冷房運転
時は低消費電力、暖房運転時は高暖房能力を実現する空
気調和機を提供することができる。
【0038】また、本発明によれば、冷房運転時の立上
り能力を向上した空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る空気調和機の冷凍サイ
クル構成を示す系統図である。
【図2】図1の空気調和機の制御系のブロック図であ
る。
【図3】運転制御動作の流れを示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 四方弁 3 室外熱交換器 4 減圧器 5 室内熱交換器 6 冷媒配管 6a 吐出管 6b,6c 導管 6d 吸入管 7 パイロット弁 8 バイパスポート 9 バイパス管 14 制御部 15 運転/停止ボタン 16 室温検出器 21 スライドバルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−263070(JP,A) 実開 昭60−59876(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 13/00 F25B 1/00 F25B 41/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、四方弁、室内熱交換器、減圧手
    段、室外熱交換器および前記圧縮機の順に冷媒配管で接
    続し、前記四方弁は、冷房運転時もしくは暖房運転時に
    管路を切り換えるスライドバルブと、このスライドバル
    ブに連結されスライドバルブとともに移動し高圧室と圧
    力変換室とに区画するピストンと、このピストンに形成
    され前記高圧室と圧力変換室とを連通するバイパスポー
    トと、前記ピストンを高圧室方向に付勢するばねとから
    構成され、前記圧力変換室と圧縮機の吸込管側とはパイ
    ロット弁を介して連通され、冷房運転もしくは暖房運転
    に応じて前記四方弁およびパイロット弁を制御する制御
    手段を備えた空気調和機において、 前記制御手段は、暖房運転時に前記パイロット弁を閉
    じ、冷房運転の立上り時には、前記パイロット弁を開に
    して運転し前記スライドバルブが冷房運転時の位置にな
    った後に前記パイロット弁を閉じ、その後、さらに前記
    パイロット弁を閉じた状態で所定時間運転し、その後
    に、前記パイロット弁を開いて通常の冷房運転をするよ
    うに制御するものであることを特徴とする空気調和機。
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